JP2019158409A - 磁石構造体、回転角度検出器、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対称性の高い磁界を発生させることが可能な磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、及び、この回転角度検出器を用いて得られる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】磁石構造体３０は、ＭＲ素子としてのＴＭＲ素子用の磁石構造体３０であって、ＴＭＲ素子に対向する第１の主面３２ａ及び第１の主面３２ａとは反対側の第２の主面３２ｂを有するボンド磁石成型体３２と、ボンド磁石成型体３２の第２の主面３２ｂ側に取り付けられ、第２の主面３２ｂに交差する方向に延びるシャフト３４と、を備え、ボンド磁石成型体３２は、射出成型によるゲート跡３３Ｃを含むゲート部３３を第２の主面３２ｂに有する。【選択図】図４

Description

本発明は、磁石構造体、回転角度検出器、及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来、自動車の電動パワーステアリング装置等においては、電動モータの回転位置を検出する等の目的で磁気式の回転角度検出器が用いられている。例えば、特許文献１には、電動モータと、電動モータの一端に組み付けられたセンサ磁石と、センサ磁石が発生させる磁界を検知する回転センサと、を備える電動パワーステアリング装置が記載されている。

国際公開第２０１５／１４０９６１号公報

本発明者らは、上述のような電動パワーステアリング装置に、回転センサとして磁気抵抗効果素子を用いることを検討した。磁気抵抗効果素子を用いる場合、磁石構造体（センサ磁石）が発生させる磁界の向きに応じて磁気抵抗効果素子の抵抗値が連続的に変化することを利用して回転位置の検出がなされる。このような原理に基づいて鋭意研究を行った結果、本発明者らは、磁気抵抗効果素子を用いて高精度な検出を実現するためには、磁石構造体によって形成される磁界の対称性を高める必要があることを見出した。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、対称性の高い磁界を発生させることが可能な磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、及び、この回転角度検出器を用いて得られる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る磁石構造体は、トンネル磁気抵抗効果素子用の磁石構造体であって、トンネル磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面及び第１の主面とは反対側の第２の主面を有する磁石成型体と、磁石成型体の第２の主面側に取り付けられ、第２の主面に交差する方向に延びるシャフトと、を備え、磁石成型体は、射出成型によるゲート跡を含むゲート部を第２の主面に有する。

この磁石構造体の磁石成型体は、射出成型によるゲート跡を含むゲート部を第２の主面側に有している。このように、ゲート部を第２の主面に設けることにより、トンネル磁気抵抗効果素子と対向する第１の主面を平坦に形成することができるので、第１の主面側において対称性の高い磁界を発生させることが可能である。また、磁石成型体が発生させる磁界に影響を与え得るゲート部が第２の主面側に設けられることにより、ゲート部による第１の主面側の磁界の対称性への影響を低減できる。したがって、当該磁石構造体によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

一形態において、磁石成型体は、第２の主面に沿った方向に延び、Ｓ極とＮ極との境界であるニュートラル部を有し、ゲート部は、第２の主面側から見てニュートラル部に対応する位置に形成されていてもよい。ニュートラル部は極性が切り替わる部分であるので、磁石成型体が発生させる磁界に影響を与え得るゲート部をニュートラル部に対応する位置に形成することにより、ゲート部による磁界の対称性への影響を更に低減できる。したがって、磁石構造体によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

一形態において、ゲート部は、第２の主面に設けられた第１凹部と、第１凹部内に設けられ、第１の主面側へ凹む第２凹部と、を有し、ゲート跡は第２凹部内に形成されていてもよい。この構成によれば、第１凹部を利用して磁石成型体を着磁する際の位置決めを行うことができる。また、射出成型によって形成されるゲート跡が第２凹部内に形成されるので、ゲート跡と位置決め用の治具とが接触することによるコンタミの発生を抑制できる。

本発明の一形態に係る回転角度検出器は、磁石構造体と、磁石構造体の第１の主面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、を備える。この回転角度検出器は、対称性の高い磁界を発生させることが可能な上記の磁石構造体を備えているので、回転角度の検出精度を高めることが可能である。

一形態において、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗比は９０％以上であってもよい。このように、磁気抵抗比が９０％以上である場合、磁気抵抗効果素子から大きな出力を得ることができる。したがって、回転角度の検出精度を更に高めることが可能である。

一形態において、磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果素子であってもよい。トンネル磁気抵抗効果素子の磁気抵抗比は９０％以上であるので、トンネル磁気抵抗効果素子を用いることで回転角度の検出精度を高めることが可能である。

本発明の一形態に係る電動パワーステアリング装置は、回転角度検出器を備える。この電動パワーステアリング装置は、回転角度の検出精度を高めることが可能な上記の回転角度検出器を備えているので、高精度なトルクアシストを行うことができる。

本発明によれば、対称性の高い磁界を発生させることが可能な磁石構造体、これを用いて得られる回転角度検出器、及び、この回転角度検出器を用いて得られる電動パワーステアリング装置が提供される。

図１は、実施形態に係る回転角度検出器を備えたモータ組立体を示す概略断面図である。 図２は、図１のモータ組立体が用いられる電動パワーステアリング装置を示すブロック構成図である。 図３は、図１の回転角度検出器を示す概略斜視図である。 図４は、図３の磁石構造体のニュートラル部に沿った断面を概略的に示す断面図である。 図５は、ボンド磁石成型体の第２の主面を概略的に示す図である。 図６は、ゲート部及び位置決めピンを概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１を参照して、本実施形態に係る回転角度検出器を備えたモータ組立体１０について説明する。図１に示されるように、モータ組立体１０は、回転角度検出器１５及び電動モータ２０が筐体１２内に収容された構成を有する。

電動モータ２０は、トルク側端部２２ａとセンサ側端部２２ｂとを有する回転シャフト２２を備えている。回転シャフト２２のトルク側端部２２ａは、筐体１２に設けられたボールベアリング１４Ａによって回動自在に保持されている。センサ側端部２２ｂは、筐体１２に設けられたボールベアリング１４Ｂによって回動自在に保持されている。

センサ側端部２２ｂには、回転角度検出器１５が配置されている。回転角度検出器１５は、磁石構造体３０と、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子：Magnetoresistance Effect素子）とを備えている。ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子：Anisotropic Magnetoresistance Effect素子）、巨大抵抗効果素子（ＧＭＲ素子：Giant Magnetoresistance Effect素子）、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子：Tunnel Magnetoresistance Effect素子）等を用いることができる。ＭＲ素子の抵抗の変化の割合は、磁気抵抗比（ＭＲ比：Magnetoresistance Ratio）で表される。ＭＲ比とは、２つの磁化状態での抵抗値の差を、平衡状態での抵抗値で割ったものである。すなわち、ＭＲ比は、ＭＲ素子の磁化方向が反対向きのときの抵抗値が、磁化方向が同じ向きの時の抵抗値に対してどれほど大きいかを示すものであり、ＭＲ比が高いほど高感度なＭＲ素子であると言える。ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子のＭＲ比は、それぞれ３％、１２％程度であるのに対して、ＴＭＲ素子のＭＲ比は９０％以上である。高感度なＭＲ素子を回転角度検出器１５の回転センサとして用いることで、回転角度検出器１５から大きな出力を得ることができる。回転センサとしてＴＭＲ素子を用いた場合の出力は、ＡＭＲ素子を用いた場合の出力の約２０倍程度、ＧＭＲ素子を用いた場合の出力の約６倍程度である。このため、回転角度検出器１５の出力を得るためには、ＴＭＲ素子を用いることが好ましく、これにより回転角度の検出精度を高めることができる。以下では、回転角度検出器１５の回転センサとしてＴＭＲ素子４０を用いる場合について説明する。また、回転センサとしてＴＭＲ素子４０を用いることで、回転角度検出器１５を小型化することができる。回転センサは、２つのＭＲ素子を有する二軸型であることができ、磁石構造体３０の中心軸に対して直交する面内の磁場の方向を検出する。

磁石構造体３０は、電動モータ２０の回転シャフト２２のセンサ側端部２２ｂに取り付けられている。これにより、磁石構造体３０は回転シャフト２２と共に回転するので、磁石構造体３０が発生させる磁界の向きは電動モータ２０の回転に応じて変化する。また、ＴＭＲ素子（ＭＲ素子）４０は、磁石構造体３０に対向する位置において、筐体１２の内部に配置されている。回転角度検出器１５は、磁石構造体３０が発生させる磁界の向きに応じてＴＭＲ素子４０の抵抗値が連続的に変化することを利用して、電動モータ２０の回転角度を検出する。ＴＭＲ素子４０の抵抗値の変化は、例えばホイートストンブリッジ回路等で構成される検出回路によって計測される。

ここで、図２を参照してモータ組立体１０が用いられる電動パワーステアリング装置５０について説明する。

電動パワーステアリング装置５０は、上述のモータ組立体１０に加えて、一般的にＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれる制御部５２と、ステアリングホイール５４とを備えている。制御部５２は、車両からの車速信号、モータ組立体１０の回転角度検出器１５が検出する回転シャフト２２の回転角に関する情報、及び、ステアリングホイール５４の操舵力に関するトルクセンサ５６のトルク信号を受け付けることができるように構成されている。また、制御部５２は、電動モータ２０を駆動する電流を調整できるように構成されている。制御部５２は、上記の車速信号及びトルク信号を受け付けると、それらに応じた電流をパワーアシスト用の電動モータ２０に送って電動モータ２０を駆動し、回転シャフト２２のトルクにより操蛇力のアシストを行う。このとき、制御部５２は、回転角度検出器１５から受け付ける回転シャフト２２の回転角に応じて、電動モータ２０の電流をフィードバック制御し、パワーアシストの量を調整する。

次に、図３〜図５を参照して回転角度検出器１５の磁石構造体３０及びＴＭＲ素子４０の構成について説明する。図３は、図１の回転角度検出器を示す概略斜視図である。図４は、図３の磁石構造体のニュートラル部に沿った断面を概略的に示す断面図である。図５は、磁石構造体３０に含まれるボンド磁石成型体３２の第２の主面を概略的に示す図である。

図３〜図４に示されるように、磁石構造体３０は、ボンド磁石成型体（磁石成型体）３２と、シャフト３４とを備えている。ボンド磁石成型体３２は射出成型によって形成されており、円板状又は円柱状の外形を呈している。また、図３〜図５に示されるように、ボンド磁石成型体３２は、ＴＭＲ素子４０に対向する第１の主面３２ａ及び第１の主面３２ａとは反対側の第２の主面３２ｂを有している。

ボンド磁石成型体３２は、第１の主面３２ａ及び第２の主面３２ｂに直交する方向に、例えば片面２極着磁により着磁されている。ボンド磁石成型体３２には、第１の主面３２ａ側又は第２の主面３２ｂ側から見て、Ｎ極とＳ極の両方が形成されている。Ｎ極とＳ極との境界部分をニュートラル部ＮＴとする。ニュートラル部ＮＴは、磁極がＮ極からＳ極に変化する領域であり、ボンド磁石成型体３２の表面の磁力が弱い領域である。ここでは、ボンド磁石成型体３２の磁束密度の最大値に対して、磁束密度が１０％以下の領域をニュートラル部ＮＴとすることができる。また、ボンド磁石成型体３２の径方向の寸法に対して、１０％程度の幅の領域をニュートラル部ＮＴとしてもよい。ニュートラル部ＮＴは、第２の主面３２ｂに沿った方向（第２の主面３２ｂに平行な方向）に延びている。また、ニュートラル部ＮＴは、ボンド磁石成型体３２の厚さ方向にも延びている（図３参照）。

ボンド磁石成型体３２の厚さ（第１の主面３２ａ側から第２の主面３２ｂ側へ向かう方向の長さ）は、例えば１ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることもできる。ボンド磁石成型体３２の外径（直径）は、例えば５ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができ、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることもできる。

ボンド磁石成型体３２は、樹脂と磁石粉末とを含む。樹脂の種類は特に限定されないが、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であることができる。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、エラストマー、アイオイノマー、エチレンプロピレン共重合体（ＥＰＭ）、及びエチレン−エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。また、エラストマーとしては、具体的には、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、及びポリアミド系等が挙げられる。上記樹脂は、整形方法、成型性、耐熱性、及び機械的特性等に応じて選択される。

ボンド磁石成型体３２は射出成型により形成されるので、上記樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。ボンド磁石成型体３２の製造には、これらの樹脂の他に、カップリング剤及びその他の添加剤等を用いる場合がある。熱可塑性樹脂を用いる場合、その融点は、成型性及び耐久性等の観点から、例えば１００℃以上３５０℃以下とすることができ、１２０℃以上３３０℃以下とすることもできる。ボンド磁石成型体３２は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよく、２種類以上の樹脂を含んでいてもよい。

磁石粉末体としては、例えば、希土類磁石粉末及びフェライト磁石粉末等が挙げられる。高い磁気特性を得るという観点から、磁石粉末は希土類磁石粉末であることが好ましい。希土類磁石としては、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｒ−Ｃｏ系、及びＲ−Ｆｅ−Ｎ系等が挙げられる。Ｒは希土類元素を指す。なお、本明細書において、希土類元素は、長周期型周期表の第３族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、及びセンタノイド元素を意味する。ランタノイド元素には、例えば、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビニウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）等が含まれる。また、希土類元素は、軽希土類元素及び重希土類元素に分類することができる。本明細書における「重希土類元素」はＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕを示し、「軽希土類元素」はＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、及びＥｕを示す。

磁石粉末は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末であることがより好ましい。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は、Ｒ（希土類元素）としてＮｄ及びＰｒの少なくとも一方を含んだＲ（Ｎｄ、Ｐｒ）−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末であることが好ましい。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末は、Ｒ、Ｆｅ、及びＢ以外に、必要に応じてＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｇａ、Ｚｎ及びＳｉ等の他の元素、又は不可避的不純物を含んでいてもよい。

ボンド磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、磁石粉末の形状は特に制限されず、球状、破砕状、針状、及び板状等のいずれであってもよい。一方、ボンド磁石成型体３２が異方性ボンド磁石成型体である場合、磁石粉末の形状は、針状又は板状等であることが好ましい。磁石粉末の平均粒径は、３０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。ボンド磁石成型体３２は、１種類の磁石粉末を単独で含んでいてもよく、２種類以上の磁石粉末を含んでいてもよい。なお、平均粒径の定義はレーザ回折式粒度測定法における体積基準の粒度分布のｄ５０である。

また、樹脂の含有量は、所望の磁気特性及び成型性を得る観点から、ボンド磁石成型体３２の全体積に対して、４０〜９０体積％とすることができ、５０〜８０体積％とすることもできる。また、磁石粉末の含有量は、同様の観点から、ボンド磁石成型体３２の全体積に対して、１０〜６０体積％とすることができ、２０〜５０体積％とすることもできる。

ボンド磁石成型体３２は、射出成型によるゲート跡３３Ｃを含むゲート部３３を有している（図４参照）。ゲート部３３は、第２の主面３２ｂに形成されている。ゲート部３３は、第２の主面３２ｂに設けられた第１凹部３３Ａと、第１凹部３３Ａから第１の主面３２ａ側へ更に凹む第２凹部３３Ｂと、を有している。ゲート跡３３Ｃは、第２凹部３３Ｂ内において、第２凹部３３Ｂの底面上に形成されている。

図５に示されるように、第２の主面３２ｂ側から見て、第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂは、共に円形状を呈している。第２凹部３３Ｂは、第１凹部３３Ａの内側に設けられており、第２凹部３３Ｂの直径Ｒ２は第１凹部３３Ａの直径Ｒ１より小さくなっている。第１凹部３３Ａの直径Ｒ１は、ゲート部３３の直径に相当する。第１凹部３３Ａの中心と第２凹部３３Ｂの中心とは互いに略一致している。なお、第１凹部３３Ａの中心と第２凹部３３Ｂの中心とは互いに一致していなくてもよい。ここで、第１凹部３３Ａの直径Ｒ１とは、第２の主面３２ｂ側における第１凹部３３Ａの直径である。同様に、第２凹部３３Ｂの直径Ｒ２とは、第２の主面３２ｂ側における第２凹部３３Ｂの直径である。一例として、第１凹部３３Ａの直径Ｒ１は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、第２凹部３３Ｂの直径Ｒ２は０．４ｍｍ以上４．８ｍｍ以下である。なお、第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂの側壁は共に傾斜しており、第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂの第１の主面３２ａ側の直径は、第２の主面３２ｂ側の直径より小さくなっている。

第２の主面３２ｂ側から見て、ゲート部３３はニュートラル部ＮＴに対応する位置に設けられている。本実施形態においては、ゲート部３３の一部がニュートラル部ＮＴと重なった状態となっている。ニュートラル部ＮＴに幅がある場合は、ゲート部３３の中心は、ニュートラル部ＮＴの幅方向の中心と略一致している。なお、ゲート部３３の直径は、ニュートラル部ＮＴの幅Ｌより小さくてもよい。すなわち、第２の主面３２ｂ側から見て、ゲート部３３の全部がニュートラル部ＮＴと重なった状態（ゲート部３３がニュートラル部ＮＴの内側に位置する状態）となっていてもよい。また、ゲート部３３の一部がニュートラル部ＮＴと重なっていればよく、ゲート部３３の中心はニュートラル部ＮＴの幅方向の中心と一致していなくてもよい。なお、第２の主面３２ｂ側には、シャフト３４が取り付けられる凹部３２Ｈが形成されており、凹部３２Ｈ内における一点鎖線は、凹部３４Ｈ内（すなわち、第１の主面３２ａ側）のニュートラル部ＮＴを示している。

また、ボンド磁石成型体３２は、製造番号等を識別するための識別部Ｉを第２の主面３２ｂに有している。識別部Ｉには、例えば数字又はアルファベット等が刻印されており、第２の主面３２ｂに対して凹凸を有している。識別部Ｉは、ゲート部３３と同様に、第２の主面３２ｂ側から見てニュートラル部ＮＴに対応する位置に設けられている。

シャフト３４は、ボンド磁石成型体３２の中心軸に沿って延在する長尺状の部材であり、略円柱状の外径を有している。シャフト３４は、ボンド磁石成型体３２の第２の主面３２ｂ側に取り付けられ、第２の主面３２ｂに交差する方向に延びている。本実施形態では、シャフト３４は第２の主面３２ｂに直交している。第２の主面３２ｂ側から見て、シャフト３４の軸３４ａはボンド磁石成型体３２の中心と略一致している。これにより、シャフト３４の一部が、ニュートラル部ＮＴと重なった状態となっている。

シャフト３４は、ボンド磁石成型体３２が取り付けられる第１端部３５と、電動モータ２０の回転シャフト２２に取り付けられる第２端部３６と、シャフト３４の外周面において周方向に沿って形成された環状溝３７とを有する。シャフト３４の第１端部３５側の部分は、ボンド磁石成型体３２の内部に入り込んだ状態となっている。第２端部３６には、シャフト３４の軸３４ａに沿って延びる穴３６ａが設けられている。シャフト３４に対して同軸配置された回転シャフト２２をシャフト３４に取り付ける際、第２端部３６の穴３６ａに電動モータ２０の回転シャフト２２のセンサ側端部２２ｂが圧入される。環状溝３７は、シャフト３４のボンド磁石成型体３２の内部に入り込んだ部分に設けられている。

シャフト３４の長さは、例えば３ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができ、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることもできる。また、シャフト３４の直径は、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。

シャフト３４を構成する材料は、例えば非磁性材料から選択することができる。シャフト３４を構成する非磁性材料としては、例えばアルミニウム、銅、真鍮、及びステンレス等が挙げられる。本実施形態では、シャフト３４は真鍮で構成されている。なお、ボンド磁石成型体３２が発生させる磁界への影響を低減する観点から、シャフト３４は非磁性材料によって構成されていることが好ましいが、シャフト３４は磁性材料によって構成されていてもよい。

シャフト３４の第１端部３５へのボンド磁石成型体３２の取付けは、射出成型によるボンド磁石成型体３２の形成と共に行われる。射出成型を行う際には、まず、第２端部３６が上方を向くように、下部金型内にシャフト３４を固定する。下部金型は、シャフト３４を収容する凹部及びボンド磁石成型体３２の下部を形成する空間を有する。次に、下部金型に上部金型を取り付けて金型を閉じて、金型内にボンド磁石成型体３２を製造可能なキャビティを形成する。続いて、樹脂及び磁石粉末を含む原料組成物を加熱等により流動化し、ゲートを介して上記金型内のキャビティに射出する。その後、冷却等により原料組成物を固化することにより、シャフト３４の第１端部３５にボンド磁石成型体３２が形成される。ボンド磁石成型体３２をゲート及び金型から取り外す際に、ゲートとボンド磁石成型体３２との接続部分がゲート跡３３Ｃとなる。この結果、ゲート跡３３Ｃを含むゲート部３３が形成される。ボンド磁石成型体３２が等方性ボンド磁石成型体である場合、射出成型は無磁場で行われる。一方、ボンド磁石成型体３２が異方性ボンド磁石成型体である場合、射出成型は磁場中で行われる。最後に、ボンド磁石成型体３２に対して、第１の主面３２ａ及び第２の主面３２ｂに直交する方向から片面２極着磁を行い、Ｎ極及びＳ極を形成する。このとき、第１の主面３２ａ側に着磁装置の磁極が配置された状態で着磁を行う。また、図６に示されるように、ゲート部３３の第１凹部３３Ａに位置決めピンＰを挿入してボンド磁石成型体３２を位置決めし、ゲート部３３とシャフト３４が並ぶ方向に対して、着磁装置の２つの磁極同士が並ぶ方向が直交した状態となるようにボンド磁石成型体３２を配置して着磁を行う。位置決めピンＰの直径が第２凹部３３Ｂの直径Ｒ２より大きく、且つ第１凹部３３Ａの直径Ｒ１より小さくなっている場合、位置決めピンＰは第１凹部３３Ａの底面に当接した状態となる。これにより、ゲート部３３及びシャフト３４に対応した位置にニュートラル部ＮＴを形成することができる。

図３に戻り、磁石構造体３０において、ボンド磁石成型体３２のＮ極及びＳ極は、シャフト３４の軸３４ａに垂直な方向に離間して配置されている。これにより、磁石構造体３０のまわりには、図示のＭのような静磁界が発生し、シャフト３４の軸３４ａ上に、軸３４ａに対して垂直な方向の磁界が生ずる。軸３４ａ上の磁界の方向は、磁石構造体３０の回転方向Ｒにおける回転位置に応じて変化するため、第１端部３５側において磁石構造体３０と対向配置されたＴＭＲ素子４０が磁界の方向を検出することで、磁石構造体３０の回転角度を検出することができる。

回転角度検出器１５では、電動モータ２０の回転シャフト２２がシャフト３４の第２端部３６が取り付けられている。すると、磁石構造体３０は回転シャフト２２の回動に連動してシャフト３４の軸３４ａを中心として回転方向Ｒに回転する。したがって、磁石構造体３０の回転角度を検出することにより、電動モータ２０の回転シャフト２２の回転角度を検出することができる。

以上説明したように、磁石構造体３０のボンド磁石成型体３２は射出成型により形成されており、射出成型によるゲート跡３３Ｃを含むゲート部を第２の主面３２ｂ側に有している。このように、ゲート部３３を第２の主面３２ｂ側に設けることにより、ＴＭＲ素子４０と対向する第１の主面３２ａを平坦に形成することができるので、第１の主面３２ａ側において対称性の高い磁界を発生させることが可能である。また、ボンド磁石成型体３２が発生させる磁界に影響を与え得るゲート部３３を第２の主面３２ｂ側に設けられることにより、ゲート部３３による第１の主面３２ａ側の磁界の対称性への影響を低減できる。したがって、当該ボンド磁石成型体３２によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

ゲート部３３は、第２の主面３２ｂに設けられた第１凹部３３Ａと、第１凹部３３Ａ内に設けられ、第１の主面３２ａ側へ更に凹む第２凹部３３Ｂと、を有し、ゲート跡３３Ｃは第２凹部３３Ｂ内に形成されている。これにより、図６に示されるように、第１凹部３３Ａを利用してボンド磁石成型体３２を着磁する際の位置決めを行うことができる。本実施形態では、第１凹部３３Ａに位置決めピンＰを挿入してボンド磁石成型体３２を固定した状態で、ゲート部３３とシャフト３４が並ぶ方向に対して直交する径方向から着磁を行うことができるので、容易にゲート部３３及びシャフト３４に対応した位置にニュートラル部ＮＴを形成することができる。

ボンド磁石成型体３２は、第２の主面３２ｂに沿った方向に延び、Ｓ極とＮ極との境界であるニュートラル部ＮＴを有し、ゲート部３３は、第２の主面３２ｂ側から見てニュートラル部ＮＴに対応する位置に形成されている。ニュートラル部ＮＴは磁界が弱いので、ボンド磁石成型体３２が発生させる磁界に影響を与え得るゲート部３３をニュートラル部ＮＴに対応する位置に形成することにより、ゲート部３３による磁界の対称性への影響を更に低減できる。したがって、磁石構造体３０によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

また、射出成型によって形成されるゲート跡３３Ｃは第２凹部３３Ｂ内に形成されている。図６に示されるように、位置決めピンＰは第１凹部３３Ａのみに挿入されているので、ゲート跡３３Ｃと位置決めピンＰとの接触を防止できる。したがって、ゲート跡３３Ｃと位置決めピンＰとが接触することによるコンタミの発生を抑制できる。

また、第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂを有するゲート部３３がニュートラル部ＮＴに対応する位置に形成されていることにより、ニュートラル部ＮＴを挟んだ２つの領域の体積（ボンド磁石成型体３２の２つの磁極の体積）を略同一にすることができる。これにより、２つの領域における磁束のバランス向上が図られると共に、磁束線のベクトルの乱れが抑制されているので、磁石構造体３０によって対称性の高い磁界を発生させることが可能である。

また、ボンド磁石成型体３２は射出成形によって形成されているため、ボンド磁石成型体３２を構成する原料組成物が合流して融着することによるウェルドラインが形成される。ボンド磁石成型体３２では、シャフト３４に対してゲート部３３の反対側の位置において原料組成物が合流してウェルドラインが形成される。ウェルドラインは、他の部分に比べて密度の均一性が低下している部分であり、磁束線のベクトルに乱れを引き起こすことが懸念される。これに対して、磁石構造体３０では、ゲート部３３とシャフト３４が並ぶ方向に対して直交する径方向に着磁装置の磁極が配置された状態でボンド磁石成型体３２の着磁が行われるので、ウェルドラインもニュートラル部ＮＴと一致した状態となる。したがって、ウェルドラインによる磁界への影響を抑制することができる。

また、識別部Ｉは、ゲート部３３と同様に、第２の主面３２ｂ側から見てニュートラル部ＮＴに対応する位置に設けられている。識別部Ｉは第２の主面３２ｂに対して凹凸を有しているので、ゲート部３３と同様にボンド磁石成型体３２が発生させる磁界に影響を与え得る。これに対して、識別部Ｉもニュートラル部ＮＴに対応する位置に形成することにより、識別部Ｉによる磁界の対称性への影響を低減できる。

回転角度検出器１５は、磁石構造体３０と、磁石構造体３０の第１の主面３２ａに対向して配置されるＭＲ素子としてのＴＭＲ素子４０と、を備える。この回転角度検出器１５は、対称性の高い磁界を発生させることが可能な上記の磁石構造体３０を備えているので、回転角度の検出精度を高めることが可能である。

また、ＭＲ素子はＴＭＲ素子４０であり、そのＭＲ比（磁気抵抗比）は９０％以上である。このように、磁気抵抗比が９０％以上である場合、磁気抵抗効果素子から大きな出力を得ることができる。したがって、回転角度の検出精度を更に高めることが可能である。

電動パワーステアリング装置５０は、回転角度検出器１５を備える。この電動パワーステアリング装置５０は、回転角度の検出精度を高めることが可能な上記の回転角度検出器１５を備えているので、高精度なトルクアシストを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記の実施形態では、ボンド磁石成型体３２が円板状である例について説明したが、ボンド磁石成型体３２の形状は特に限定されない。例えば、ボンド磁石成型体３２の外形は、円板状に限らず、その他の板状（例えば、四角形板状や六角形板状等の多角形板状）の外形であっても、円柱のような柱状であってもよい。上記実施形態では、シャフト３４とボンド磁石成型体３２とを同軸配置する態様を示したが、シャフト３４の軸３４ａとボンド磁石成型体３２の中心とをずらして、ボンド磁石成型体３２の中心軸から外れた位置にシャフト３４が取り付けられた態様とすることもできる。

また、上記の実施形態では、第１又は第２の主面と直交する方向からボンド磁石成型体３２の着磁を行う例について説明したが、ゲート部３３とシャフト３４が並ぶ方向に対して直交する径方向からボンド磁石成型体３２の着磁を行ってもよい。また、ボンド磁石成型体３２の着磁方法は、いわゆる両面４極着磁であってもよい。この場合、ボンド磁石成型体３２の径方向においてＮ極とＳ極が形成されると共に、ボンド磁石成型体３２の厚さ方向においてもＮ極とＳ極が形成される。第１の主面３２ａ側におけるＮ極とＳ極との位置関係は、第２の主面３２ｂ側におけるＮ極とＳ極との位置関係とは逆になっている。このような着磁方法を用いた場合にも、第２の主面３２ｂに沿った方向に延びるニュートラル部ＮＴが形成されるので、径方向からボンド磁石成型体３２の着磁を行った場合と同様の効果を得ることができる。

また、上記の実施形態では、ゲート部３３が円形状である場合について説明したが、ゲート部３３の形状は特に限定されず、射出成型に用いられるゲートの形状に応じて適宜変更可能である。また、第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂの形状も、ゲート部３３の形状と同様に適宜変更可能である。更に、第１凹部３３Ａの形状と第２凹部３３Ｂの形状とは互いに異なっていてもよく、例えば第１凹部３３Ａを円形状とし、第２凹部３３Ｂを矩形状としてもよい。

また、上記の実施形態では、ゲート部３３が第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂを有する例について説明したが、ゲート部３３は第２凹部３３Ｂを有していなくてもよい。すなわち、ゲート部３３は複数段階の凹部を有していなくてもよい。この場合、ゲート跡３３Ｃは、第１凹部３３Ａの底面に形成される。更に、ゲート部３３は、第１凹部３３Ａ及び第２凹部３３Ｂの両方を有していなくてもよい。この場合、ゲート跡３３Ｃは第２の主面３２ｂに形成される。

また、上記の実施形態では、ボンド磁石成型体３２が識別部Ｉを有する場合について説明したが、ボンド磁石成型体３２は識別部Ｉを有していなくてもよい。

また、上記実施形態では、シャフト３４の外形が円柱形状である例について説明したが、シャフト３４の外径は角柱状の外形や楕円柱状であってもよい。また、シャフト３４には、ボンド磁石成型体３２との接合強度を高めるためのローレット等が形成されていてもよい。

また、上記の実施形態では、ＭＲ素子としてＴＭＲ素子４０を用いる例について説明したが、ＭＲ素子の種類は特に限定されず、適宜変更可能である。なお、ＭＲ比が９０％以上である高感度なＭＲ素子を用いることが好適であり、その場合、本発明による効果がより顕著となる。

１５…回転角度検出器、３０…磁石構造体、３２…ボンド磁石成型体（磁石成型体）、３２ａ…第１の主面、３２ｂ…第２の主面、３３…ゲート部、３３Ａ…第１凹部、３３Ｂ…第２凹部、３３Ｃ…ゲート跡、３４…シャフト、４０…ＴＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、５０…電動パワーステアリング装置、ＮＴ…ニュートラル部。

Claims (7)

1. 磁気抵抗効果素子用の磁石構造体であって、
   前記磁気抵抗効果素子に対向する第１の主面及び前記第１の主面とは反対側の第２の主面を有する磁石成型体と、
   前記磁石成型体の前記第２の主面側に取り付けられ、前記第２の主面に交差する方向に延びるシャフトと、を備え、
   前記磁石成型体は、射出成型によるゲート跡を含むゲート部を前記第２の主面に有する、磁石構造体。
2. 前記磁石成型体は、前記第２の主面に沿った方向に延び、Ｓ極とＮ極との境界であるニュートラル部を有し、
   前記ゲート部は、前記第２の主面側から見て前記ニュートラル部に対応する位置に形成されている、請求項１に記載の磁石構造体。
3. 前記ゲート部は、
   前記第２の主面に設けられた第１凹部と、
   前記第１凹部内に設けられ、前記第１の主面側へ凹む第２凹部と、を有し、
   前記ゲート跡は前記第２凹部内に形成されている、請求項１又は２に記載の磁石構造体。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の磁石構造体と、
   前記磁石構造体の前記第１の主面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、を備える、回転角度検出器。
5. 前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗比は９０％以上である、請求項４に記載の回転角度検出器。
6. 前記磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果素子である、請求項４又は５に記載の回転角度検出器。
7. 請求項４〜６の何れか一項に記載の回転角度検出器を備える、電動パワーステアリング装置。

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